Materiya tuzilishi fizikasini birinchi marta Jozef J. Tomson jiddiy oʻrgangan. Biroq, ko'plab savollar javobsiz qoldi. Oradan bir muncha vaqt o'tgach, E. Rezerford atom tuzilishi modelini shakllantirishga muvaffaq bo'ldi. Maqolada biz uni kashfiyotga olib kelgan tajribani ko'rib chiqamiz. Moddaning tuzilishi fizika darslarida eng qiziqarli mavzulardan biri bo'lgani uchun biz uning asosiy tomonlarini tahlil qilamiz. Biz atom nimadan iboratligini bilib olamiz, undagi elektronlar, protonlar, neytronlar sonini qanday topishni o'rganamiz. Keling, izotoplar va ionlar tushunchasi bilan tanishamiz.
Elektronning kashf etilishi
1897 yilda ingliz olimi Jozef Jon Tomson (uning portretini quyida ko'rish mumkin) elektr tokini, ya'ni gazlardagi zaryadlarning yo'n altirilgan harakatini o'rgangan. O'sha paytda fizika materiyaning molekulyar tuzilishi haqida allaqachon bilar edi. Ma'lumki, barcha jismlar materiyadan, u molekulalardan, ikkinchisi esa atomlardan iborat.
Tomson ma'lum sharoitlarda gaz atomlari manfiy zaryadli zarrachalar chiqarishini aniqladi (qel <0). Ular elektronlar deb ataladi. Atom neytraldir, ya'ni agar elektronlar undan uchib chiqsa, unda musbat zarralar ham bo'lishi kerak. Atomning "+" belgisi bo'lgan qismi nima? U manfiy zaryadlangan elektron bilan qanday ta'sir qiladi? Atomning massasini nima aniqlaydi? Bu savollarga boshqa olim javob bera oladi.
Ruterford tajribasi
1911 yilda fizika materiyaning tuzilishi haqidagi dastlabki ma'lumotlarga ega edi. Ernest Ruterford biz atom yadrosi deb ataydigan narsani kashf qildi.
Gʻalati xususiyatga ega boʻlgan moddalar bor: ular oʻz-oʻzidan ijobiy va salbiy turli zarrachalarni chiqaradi. Bunday moddalar radioaktiv deb ataladi. Rezerford musbat zaryadlangan elementlarni alfa zarralari (a-zarralar) deb atagan.
Ular ikkita elementar zaryadga teng "+" zaryadga ega (qa=+2e). Elementlarning og'irligi taxminan vodorod atomining to'rtta massasiga teng. Ruterford alfa zarralarini chiqaradigan radioaktiv preparatni oldi va ularning oqimi bilan yupqa oltin plyonkani (folga) bombardimon qildi.
U koʻpchilik a-elementlar metall atomlaridan oʻtganda oʻz yoʻnalishini deyarli oʻzgartirishini aniqladi. Ammo orqaga og'ishadiganlar juda kam. Nima uchun bu sodir bo'lmoqda? Moddaning tuzilishi fizikasini bilib, biz javob berishimiz mumkin: chunki ichkaridaoltin atomlari, boshqa har qanday kabi, alfa zarralarini qaytaruvchi ijobiy elementlar mavjud. Lekin nima uchun bu juda oz sonli elementlar bilan sodir bo'ladi? Chunki atomning musbat zaryadlangan qismining o'lchami o'zidan ancha kichikdir. Ruterford shunday xulosaga keldi. U atomning musbat zaryadlangan qismini yadro deb atadi.
Atom qurilmasi
Materiya tuzilishi fizikasi: Molekulalar atomlardan iborat boʻlib, ular elektronlar bilan oʻralgan kichik musbat zaryadlangan qismdan (yadro) iborat. Atomning neytralligi elektronlarning umumiy manfiy zaryadi musbat - yadroga teng ekanligi bilan izohlanadi. qyadro + qel=0. Nima uchun elektronlar yadroga tushmaydi, chunki ular tortiladi? Bu savolga javob berish uchun Ruterford ular xuddi sayyoralar Quyosh atrofida harakat qilayotgani va u bilan to'qnashmasligi kabi aylanishni taklif qildi. Bu tizimning barqaror bo'lishiga imkon beruvchi harakatdir. Rezerfordning atom modeli sayyora deb ataladi.
Agar atom neytral boʻlsa va undagi elektronlar soni butun son boʻlishi kerak boʻlsa, yadro zaryadi bu qiymatga plyus belgisi bilan teng boʻladi. qyadrolar=+ze. z - neytral atomdagi elektronlar soni. Bunday holda, umumiy to'lov nolga teng. Atomdagi elektronlar sonini qanday topish mumkin? Elementlarning davriy jadvalidan foydalanish kerak. Atomning o'lchamlari 10-10 m, yadrolari esa 100 ming marta kichik - 10-15 m.
Tasavvur qilaylik, biz yadro hajmini 1 metrga oshirdik. Qattiq jismda atomlar orasidagi masofa taxminan ularning o'lchamiga teng, ya'ni o'lchamlar105 gacha oshadi, bu 100 km. Ya'ni, atom deyarli bo'sh, shuning uchun alfa zarralari asosan folga orqali deyarli hech qanday burilishsiz uchadi.
Yadroning tuzilishi
Materiya tuzilishi fizikasi shundayki, yadro ikki xil zarrachalardan iborat. Ulardan ba'zilari musbat zaryadlangan. Agar biz uchta elektronga ega bo'lgan atomni ko'rib chiqsak, unda uning ichida musbat zaryadli uchta zarracha mavjud. Ular protonlar deb ataladi. Boshqa elementlar elektr zaryadiga ega emas - neytronlar.
Proton va neytronning massalari taxminan teng. Ikkala zarrachaning og'irligi elektrondan ancha katta. mproton ≈ 1837mel. Xuddi shu narsa neytronning massasiga ham tegishli. Bundan xulosa kelib chiqadi: musbat va neytral zaryadlangan zarrachalarning og'irligi atomning massasini belgilovchi omil hisoblanadi. Protonlar va neytronlar umumiy nomga ega - nuklonlar. Atomning og'irligi ularning soni bilan belgilanadi, bu yadroning massa soni deb ataladi. Biz atomdagi elektronlar sonini z harfi bilan belgiladik, lekin u neytral bo'lgani uchun musbat va manfiy zarrachalar soni mos kelishi kerak. Shuning uchun z proton yoki zaryad raqami deb ham ataladi.
Agar biz massa va zaryad sonini bilsak, u holda N neytronlar sonini topishimiz mumkin. N=A - z. Yadroda nechta nuklon va proton borligini qanday aniqlash mumkin? Ma'lum bo'lishicha, davriy jadvalda har bir element yonida kimyogarlar nisbiy atom massasi deb ataydigan raqam mavjud.
Agar uni yaxlitlasak, bundan boshqa hech narsa olmaymizmassa soni yoki yadrodagi nuklonlar soni (A). Elementning atom raqami protonlar soni (z). A va z ni bilgan holda, N - neytronlar sonini topish oson. Agar atom neytral bo'lsa, elektronlar va protonlar soni teng bo'ladi.
Izotoplar
Yadroning protonlar soni bir xil, lekin neytronlar soni har xil boʻlishi mumkin (bir xil kimyoviy elementni nazarda tutuvchi) turlari mavjud. Ular izotoplar deb ataladi. Tabiatda har xil turdagi atomlar aralashtiriladi, shuning uchun kimyogarlar o'rtacha massani o'lchaydilar. Shuning uchun davriy jadvalda atomning nisbiy og'irligi har doim kasr sondir. Neytral atomdan elektron olib tashlansa yoki aksincha, qo‘shimcha atom joylashtirilsa, unga nima bo‘lishini aniqlaylik.
Ionlar
Neytral litiy atomini ko'rib chiqaylik. Yadro bor, ikkita elektron bir qobiqda, uchtasi ikkinchisida joylashgan. Agar ulardan birini olib tashlasak, biz musbat zaryadlangan yadroga ega bo'lamiz. qyadrolari =3-chi. Elektronlar uchta elementar zaryaddan faqat ikkitasini kompensatsiya qiladi va biz ijobiy ionni olamiz. U quyidagicha belgilanadi: Li+. Ion - elektronlar soni yadrodagi protonlar sonidan kam yoki undan ko'p bo'lgan atomdir. Birinchi holda, bu ijobiy ion. Agar biz qo'shimcha elektron qo'shsak, ular to'rtta bo'ladi va biz manfiy ionni olamiz (Li-). Moddaning tuzilishi fizikasi shunday. Demak, neytral atomning iondan farqi shundaki, undagi elektronlar yadro zaryadini toʻliq qoplaydi.
